專利名稱：熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，特別是指一種通過確定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑的對(duì)飛剪傳動(dòng)曲軸進(jìn)行制備的方法。
背景技術(shù)：
飛剪是軋鋼生產(chǎn)線上重要的設(shè)備之一，布置在精軋機(jī)組前，用于型鋼熱軋時(shí)，對(duì)軋材頭尾進(jìn)行切斷、碎斷，并具備分段功能，為進(jìn)一步軋制做好準(zhǔn)備，其工作性能的好壞直接影響到軋制線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品切口質(zhì)量。隨著連續(xù)式軋機(jī)的發(fā)展，飛剪得到了越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)曲柄連桿式型鋼飛剪系統(tǒng)配置及各部件設(shè)計(jì)完成后，飛剪剪刃的空間軌跡、曲柄的轉(zhuǎn)速及剪刃的速度曲線可預(yù)知。相對(duì)于一定高度的型鋼軋件斷面高度，剪刃開始剪切時(shí)所對(duì)應(yīng)的初始剪切角可以通過計(jì)算得出，基于初始剪切角，相對(duì)于剪刃的速度曲線可以計(jì)算得到一個(gè)此時(shí)剪刃的水平速度。為避免軋件出現(xiàn)堵鋼或軋件被拉伸變形等事故，熱軋工藝要求剪刃水平速度與軋件速度不能相差太大。開始剪切時(shí)，剪刃的水平速度大約為軋件水平速度的1. 03倍左右(經(jīng)驗(yàn)值)。實(shí)際工程中，當(dāng)熱軋系統(tǒng)工藝人員根據(jù)產(chǎn)能確定剪切軋件的水平工藝速度后，從事設(shè)備設(shè)計(jì)的工程人員會(huì)根據(jù)現(xiàn)有資料采用類比的方法進(jìn)行熱軋型鋼飛剪的設(shè)計(jì)工作，如傳動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑的設(shè)計(jì)等。這些都缺少系統(tǒng)的理論計(jì)算方法指導(dǎo)，容易導(dǎo)致由于系統(tǒng)慣量設(shè)計(jì)不合理，飛剪傳動(dòng)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)精確控制，也可以會(huì)導(dǎo)致剪開始剪切時(shí)剪刃水平速度與型鋼軋件運(yùn)行速度之間存大較大差異，嚴(yán)重影響了飛剪剪切效果和型鋼斷面質(zhì)量，同時(shí)有可能還會(huì)影響產(chǎn)能。在熱軋型鋼飛剪理論設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行傳動(dòng)曲軸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮剪切工藝要求，使開始剪切時(shí)剪刃水平速度與型鋼軋件運(yùn)行速度達(dá)到匹配要求，從而使飛剪達(dá)到最佳剪切效果。因此，使用一套合理的傳動(dòng)曲軸設(shè)計(jì)方法將有助于更好地實(shí)現(xiàn)飛剪的剪切工藝要求，而且它可以很好地解決工程實(shí)際中工程人員的不經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)失誤造成的太多浪費(fèi)。同時(shí)，也使工程師增加了對(duì)熱軋飛剪剪切工藝設(shè)計(jì)的理解，提高了自身的設(shè)計(jì)水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，能很好地解決工程實(shí)際中工程人員的不經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)失誤造成的浪費(fèi)，提高工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于首先確定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑，然后根據(jù)各曲軸長度制備傳動(dòng)曲軸，主要包括如下步驟建立飛剪四連桿機(jī)構(gòu)空間坐標(biāo)系，設(shè)定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍，并給定飛剪四連桿機(jī)構(gòu)的初始長度和角度參數(shù)，計(jì)算各曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；以曲柄的轉(zhuǎn)角作為迭代步長進(jìn)行循環(huán)迭代，求得上剪刃點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，通過使上剪刃點(diǎn)的空間軌跡滿足反求開始剪切角收斂條件和飛剪剪切角求解的附加約束條件，求解剪刃對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下的剪切角；由剪切角求解開始剪切時(shí)和結(jié)束剪切時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，并通過電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速求解結(jié)果依次進(jìn)行飛剪剪切力能參數(shù)校核和電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件校核，直至最終得到符合要求的曲軸旋轉(zhuǎn)半徑長度；在此過程中，由二分法不斷縮小曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍，直至滿足電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件校核為止。按上述技術(shù)方案，通過下列具體步驟得到曲軸旋轉(zhuǎn)半徑步驟1:建立相應(yīng)的坐標(biāo)系mon和xoy,并給定飛剪四連桿機(jī)構(gòu)各參數(shù),包括固定機(jī)架OA的長度、連桿AB的長度、連桿BC的長度、連桿CD的長度、以及曲柄OC的長度或曲軸旋轉(zhuǎn)半徑的長度值、夾角小5和;其中O為坐標(biāo)系原點(diǎn)，A為上刀架固定連接鉸點(diǎn)，B點(diǎn)為連桿AB和連桿BC連接鉸點(diǎn)，連桿BC和連桿⑶焊接在一起，C點(diǎn)為曲柄OC與連桿BC的連接鉸點(diǎn)。D點(diǎn)為上剪刃一點(diǎn)，Φ5為連桿BC與連桿⑶之間的夾角，Φ:為坐標(biāo)系mon與坐標(biāo)系xoy之間的夾角；步驟2 :給定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍[bmin，bmax]，采用二分法得到曲軸旋轉(zhuǎn)半徑bk= (bmin+bmax) /2,并將此時(shí)的曲軸旋轉(zhuǎn)半徑bk= (bmin+bmax) /2作為計(jì)算與迭代的起始點(diǎn)；在各對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下，求解曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，根據(jù)式(2)計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后代入至式(I)中計(jì)算折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并將計(jì)算結(jié)果保存；
權(quán)利要求
1.熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于首先確定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑，然后根據(jù)各曲軸長度制備傳動(dòng)曲軸，主要包括如下步驟建立飛剪四連桿機(jī)構(gòu)空間坐標(biāo)系，設(shè)定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍，并給定飛剪四連桿機(jī)構(gòu)的初始長度和角度參數(shù)，計(jì)算各曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；以曲柄的轉(zhuǎn)角作為迭代步長進(jìn)行循環(huán)迭代，求得上剪刃點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，通過使上剪刃點(diǎn)的空間軌跡滿足反求開始剪切角收斂條件和飛剪剪切角求解的附加約束條件，求解剪刃對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下的剪切角；由剪切角求解開始剪切時(shí)和結(jié)束剪切時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，并通過電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速求解結(jié)果依次進(jìn)行飛剪剪切力能參數(shù)校核和電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件校核，直至最終得到符合要求的曲軸旋轉(zhuǎn)半徑長度；在此過程中，由二分法不斷縮小曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍，直至滿足電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件校核為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于通過下列具體步驟得到曲軸旋轉(zhuǎn)半徑 步驟1:建立相應(yīng)的坐標(biāo)系mon和xoy,并給定飛剪四連桿機(jī)構(gòu)各參數(shù),包括固定機(jī)架OA的長度、連桿AB的長度、連桿BC的長度、連桿CD的長度、以及曲柄OC的長度或曲軸旋轉(zhuǎn)半徑的長度值、夾角$5和A1 ;其中O為坐標(biāo)系原點(diǎn)，A為上刀架固定連接鉸點(diǎn)，B點(diǎn)為連桿AB和連桿BC連接鉸點(diǎn)，連桿BC和連桿⑶焊接在一起，C點(diǎn)為曲柄OC與連桿BC的連接鉸點(diǎn)。D點(diǎn)為上剪刃一點(diǎn)，Φ5為連桿BC與連桿⑶之間的夾角，Φ:為坐標(biāo)系mon與坐標(biāo)系xoy之間的夾角； 步驟2:給定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑迭代范圍[bmin，bmax]，采用二分法得到曲軸旋轉(zhuǎn)半徑bk= (bmin+bmax) /2,并將此時(shí)的曲軸旋轉(zhuǎn)半徑bk= (bmin+bmax) /2作為計(jì)算與迭代的起始點(diǎn)；在各對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下，求解曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，根據(jù)式(2)計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后代入至式(I)中計(jì)算折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并將計(jì)算結(jié)果保存；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于步驟4中，如果不滿足式(18)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件，則給定O.1bmax作為減少的步長，然后再重復(fù)步驟2、步驟3及步驟4的過程，直至滿足電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間約束條件為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于下剪刃與上剪刃關(guān)于軋制中心線對(duì)稱，兩者對(duì)應(yīng)的曲軸旋轉(zhuǎn)半徑相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱軋型鋼飛剪傳動(dòng)曲軸的制備方法，其特征在于首先確定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑，然后根據(jù)各曲軸長度制備傳動(dòng)曲軸，主要包括如下步驟建立飛剪四連桿機(jī)構(gòu)空間坐標(biāo)系，計(jì)算各曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和折算至電機(jī)輸出軸上的飛剪系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；求得上剪刃點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，并求解剪刃對(duì)應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑下的剪切角；通過電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速求解結(jié)果依次進(jìn)行飛剪剪切力能參數(shù)校核和電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間約束條件校核，直至最終得到符合要求的定曲軸旋轉(zhuǎn)半徑。本發(fā)明完全摒棄了幾何作圖帶來的種種不確定的局限性，具有良好的通用性、適應(yīng)性和速度快、計(jì)算精度高；還可作為熱軋飛剪電機(jī)選型及校核的強(qiáng)有力的工具。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103065053SQ20131001111
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者嚴(yán)國平, 許燚, 羅新華, 董義君 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司